二维 TLM 网格色散特性的数值模拟

用数值模拟方法研究了二维TLM网格的色散特性对传播高斯脉冲波形的影响，同时通过模拟得到波在网格中的传播速度。数值实验表明，色散对高斯脉冲的幅度和前沿都会产生影响，表现为幅度随传播距离的增加而减小，而前沿则变得比后沿陡，且在Δl／λ较大时，例如Δl／λ＝0．1，脉冲前沿出现振荡现象，振荡的幅度随传播距离的增加而加大。当Δl／λ＝0．01时，脉冲形状几乎没有变化。数值实验得到的波在网格中的传播速度，与理论计算公式所得传播速度相吻合，其吻合的程度随Δl／λ的减小而增加。     

二维TLM网络色散特性的数值模拟

用数值模拟方法研究了二维ＴＬＭ网格的色散特性对传播高斯脉冲波形的影响,同时通过模拟得到波在网格中的传播速度。数值实验表明,色散对高斯脉冲的幅度和前沿都会产生影响,表现睛度随传播距离的增加而减小,而前沿则变行比后沿陡,且在△ｌ／λ较大时,例如△ ｌ／λ＝０．１,脉冲前沿出现振荡现象,振荡的幅度随传播距离的增加而加大,当 △ｌ／λ时,脉冲形状几乎没有变化。数值实验得到的波在网格中的传播速度,与理论计算公     

光纤三阶色散导致超短激光脉冲畸变的研究

基于超短激光脉冲在光纤中传播,由广义的、非线性薛定谔方程出发,给出考虑二阶色散和三阶色散时的高斯型脉冲的解析解,并对理论结果进行数值模拟。分析表明,二阶色散会增加脉冲的宽度而波形保持不变;三阶色散会引起脉冲的畸变,并在其中一个沿附近形成非对称的振荡。较窄的入射脉冲和较大的三阶色散参量都将会引起更严重的畸变。     

高阶色散效应对光纤中高斯光脉冲的影响

考虑光纤色散三阶效应,推导出无啁啾的高斯脉冲沿光纤传输时脉冲变化的表达式,利用对称分步傅里叶方法(SSFM)求解非线性薛定谔方程(NLS),探讨了三阶色散高斯光脉冲传输的影响.数值研究结果表明三阶色散会使光脉冲形状发生畸变,会在其前沿或后沿附近形成非对称的振荡结构.     

脉冲光束在均匀色散介质中的传播

得到了脉冲高斯光束在均匀色散介质中传播的时域解析形式，由此讨论了脉冲的群速度色散、脉冲波前和时空耦合。     

色散对光纤中高斯光脉冲传播特性的影响

从麦克斯韦方程组出发,建立了光脉冲在光纤中传播的理论模型。在只考虑色散效应的情况下,对该理论模型进行进一步的研究,数值模拟出高斯光脉冲在光纤中的传输状态,并讨论了色散对光脉冲传播特性的影响。结果表明,群速度色散会增加光脉冲的宽度而波形保持不变;三阶色散会引起光脉冲的畸变。该结论对光纤的色散补偿具有一定的理论参考价值。     

光纤中超高斯脉冲保形传输条件的研究

用龙格-库塔算法对描述超高斯脉冲在光纤中传输的微分方程组进行了数值求解,数值结果表明归一化二阶色散系数的大小合适且初始啁啾较小时脉冲的脉宽和频率啁啾随距离振荡演化,脉冲的频率和相位则出现随传输距离增大而增大的抖动。求出了高斯脉冲的锐度因子为不同值（小于等于7）能使超高斯脉冲在光纤中持续保形传输的归一化二阶色散系数和初始啁啾大小条件（小于10-4）,当二阶色散系数太大或太小或初始啁啾太大时脉冲在传输过程中各重要参量都会严重偏离它们的初始值。     

近变换限制脉冲在色散管理孤子系统中的传输

对含频率啁啾的高斯脉冲在色散管理孤子系统中的传输进行了分析。结果表明初始啁啾的存在将使脉宽和幅度沿传输距离涨落,并引起能量加重因子的增加,还研究了由谱窗技术产生的近变换限制脉冲在色散管理孤子系统中的传输问题,结构表明,通过合适的能量加重,近变换限制脉冲传输非常稳定,且其性能比相应的均匀低色散孤子系统还好,这表明色散管理系统比均匀光纤系统在光孤子源方面具有更大的啁啾及波形容差。     

光纤偏振模色散和偏振相关损耗对超短光脉冲传输的影响

采用琼斯矩阵与随机耦合的波片模型（Monte—Carlo）方法相结合研究了在偏振模色散（PMD）和偏振相关损耗（PDL）共同作用下,超短光脉冲经光纤传输后脉冲被展宽的统计特性。结果表明,通过与偏振模色散的相互作用,偏振相关损耗可以引起光脉冲的压缩效应,同时脉冲展宽和压缩的概率密度分布与光纤偏振模色散及偏振相关损耗的相对数值存在十分密切的关系。在偏振模色散为0．05ps／km^1/2,光纤长度为75km的情况下,当偏振相关损耗均值从0．07dB／km增加到0．49dB／km时,光脉冲被压缩的概率从4．3％增大到92．9％。无论何种情况下,脉冲压缩和展宽的概率密度均可用瑞利-麦克斯韦分布函数进行描述。     

非线性光脉冲在平均正常色散光纤中的传输

最先对非线性归零脉冲在具有平均正常色散光纤中传输进行了数值分析，数值模拟表明即使色散搭配光纤具有平均以散为正常色散，脉宽为２０ｐｓ，重复频率为７．４ＧＨｚ的非线性归零脉冲在色散为－０．５ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ），放大器间距为５４ｋｍ的光纤中传输１０００ｋｍ是可能的。提高入纤功率不能延长脉冲的最大传输距离，这与脉冲在平均色散为反常平均色散光纤中的传输特性相反。     

啁啾光脉冲在自作用形成的时间波导中传播

将光脉冲在克尔介质中自作用产生的折射率变化作二阶近似,求解所得到的传播方程,得到啁啾高斯脉冲幅度,脉冲宽度和周啾参数随传播距离变化的严格解析解,讨论了基模高斯脉冲孤波传播的条件.     

光纤通信中高阶色散对飞秒光脉冲传输影响的数值研究

数值模拟了光纤通信中三阶色散和四阶色散对飞秒光脉冲传输的影响,结果表明三阶色散和四阶色散都会影响通信质量,三阶色散起主要作用,正常色散使光脉冲向前沿偏移,反常色散使光脉冲向后沿偏移,它们都使脉冲展宽且形成振荡带;四阶色散使脉冲展宽且光谱出现旁瓣。     

光纤布拉格光栅非线性孤子的特性分析

以非线性耦合模理论为基础，用数值计算的方法分析了光纤光栅非线性孤子的特性。结果表明，在较弱光脉冲输入时，脉冲被展宽幅度降低；在强光脉冲输入时，脉冲的幅度，速度和脉宽保持不变，孤子形成；当更强光脉冲输入时，脉冲被压缩同时产生随距离而变的线性啁啾。当波长位于负色散区的弱脉冲和位于正常色散区的强泵浦脉冲共同传输时，输入弱脉冲被压缩。     

大气湍流中受限高斯光束的轴向光强分布

利用扩展Huygens-Fresnel原理分析了大气湍流中圆形孔径限制下高斯光束的传播特性,得到了轴上平均光强的解析表达式,运用数值模拟方法计算了不同湍流强度、孔径大小和波长下的轴上平均光强.结果表明,轴上平均光强在近场发生振荡,其振荡幅度随湍流强度增强和发射孔径的增大而降低,振荡的周期随传播距离的增大而增加;在远场随传播距离的增大,振荡逐渐消失,平均光强平滑下降,最后一个平均光强极大值的位置与湍流强度和波长成反比,与发射孔径成正比.     

色散管理 WDM 系统中简并 FWM 噪声的研究

在入射脉冲为啁啾高斯脉冲条件下,考虑到各信道内比特序列初始相位和比特模式的随机性,建立了啁啾高斯脉冲色散管理波分复用系统中的简并四波混频噪声的半解析理论计算模型。并详细推导了啁啾高斯脉冲在色散管理光纤链路中的脉冲振幅表达式。色散图由两段群速度色散绝对值大小相等、符号相反且长度可变的光纤构成。通过对此模型仿真计算得到：脉冲特征宽度对 FWM 噪声标准差的影响比较明显,FWM 噪声标准差值随脉冲特征宽度的增加而增加;当脉冲特征宽度较小时,啁啾参数值对 FWM 效应产生较大的影响,优化啁啾参数值可进一步降低 FWM 噪声标准差值;优化的色散管理方案可以使得噪声标准差有较小的值;对局部群速度色散系数绝对值进行优化,可得到较小噪声标准差值。     

口径天线辐射脉冲持续时间的研究

通过解析积分运算 ,获得了阶跃脉冲激励口径天线的瞬态辐射场的解析表达式 ,分析了辐射电场脉冲的持续时间与口径尺寸、观察距离及观察角度的依赖关系。分析表明在θ≠ 0°方位上辐射场脉冲持续时间随场点俯角的增大、口径的增大而展宽 ,而在θ =0°附近辐射场脉冲持续时间随观察距离的增大而减小。通过解析积分运算 ,获得了阶跃脉冲激励口径天线的瞬态辐射场的解析表达式 ,分析了辐射电场脉冲的持续时间与口径尺寸、观察距离及观察角度的依赖关系。分析表明在θ≠ 0°方位上辐射场脉冲持续时间随场点俯角的增大、口径的增大而展宽 ,而在θ =0°附近辐射场脉冲持续时间随观察距离的增大而减小。     

单模光纤中超高斯脉冲传输特性的研究

文章数值研究了一阶非线性和色散对超高斯脉冲传输的影响.结果表明:正的高阶色散引起的超高斯的振荡出现在脉冲后沿的峰值和拖尾上,负的高阶色散引起的超高斯脉冲的振荡出现在脉冲前沿的峰值和拖尾上;脉冲沿形状参数m越大,一阶非线性和二阶色散引起超高斯脉冲在传输的初始阶段峰值变得更大,且脉宽变得更窄;随着传输距离的增大,峰值变得更小而脉宽变得更宽,啁啾增加的更大;m越小,在脉冲的中心附近较大范围内啁啾的线性越好.     

单模光纤中高阶色散对超高斯光脉冲传播的影响

从光脉冲在光纤中传播所满足的非线性薛定谔方程出发,研究了三阶色散对具有不同啁啾的超高斯脉冲在光纤中传输特性的影响。数值模拟的结果表明,超高斯脉冲的波形演变和高斯脉冲有所不同,不但峰值能量经历了一个上升的阶段,而且拖尾振荡在初始阶段也经历了一个增强———减弱的过程。通过计算还发现,初始啁啾无论正负都会加剧三阶色散的影响,故在三阶色散不能忽略的情况下,通过初始啁啾来补偿色散的方法应该慎用。     

三阶色散对光纤中基孤子脉冲传输的影响

通过数值求解非线性薛定谔方程,研究了三阶色散效应对基孤子脉冲在单模光纤中传输的影响.结果表明,在三阶色散作用下,基孤子脉冲在传输过程中被展宽,峰值能量逐渐减小,脉冲形状发生畸变,脉冲的中心偏向一侧,并形成非对称的拖尾振荡结构;当与二阶色散共同作用时,三阶色散引起的脉冲振荡会变缓.考虑非线性效应后,在一定程度上补偿了由于色散效应导致的峰值功率的减小,同时抑制了非对称拖尾结构的产生.     

色散介质中超短脉冲厄米-高斯光束在相位奇点附近的光谱异常特性

基于索末菲(Sommerfeld)衍射积分公式,对色散介质中超短脉冲厄米-高斯光束在相位奇点附近的光谱异常行为进行了研究,并与真空中的光谱异常行为进行了比较.结果表明,超短脉冲厄米-高斯光束的轴上光谱蓝移,蓝移大小与群速度及脉冲宽度有关,而与群速度色散无关.色散介质中的相对光谱移动略小于真空中的相对光谱移动,脉冲宽度越大,相对光谱移动越小.光谱开关的位置与横向距离、传输介质和厄米函数阶数m,n有关,而与脉冲宽度无关.光谱开关的横向距离小于真空中的相应阶的光谱开关的横向距离,并且随光谱开关的阶数增加,真空和色散介质的相对光谱移动均缓慢减小.